重复频率运行强流电子束收集极热特性  被引量:8

Thermal characteristics of repetitively operated high-current beam collector

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作  者:荀涛[1] 杨汉武[1] 张自成[1] 张建德[1] 

机构地区:[1]国防科学技术大学光电科学与工程学院,长沙410073

出  处:《强激光与粒子束》2011年第11期3064-3068,共5页High Power Laser and Particle Beams

基  金:国家高技术发展计划项目;湖南省自然科学基金项目(11jj4056)

摘  要:针对一种返波管常规收集极,实测了电子束在收集极内表面的有效作用面积,以电子能量700keV、束流7kA和脉宽50ns为例,计算了单脉冲时的热功率沉积和平均热流密度。利用通用有限元软件AN-SYS,采用脉冲热源加载的方式,在对流换热系数7 000W/(m2.℃)、水温20℃的条件下,得到了收集极10~100Hz运行时温度历史曲线及温度分布,并比较了不同重复频率下收集极平衡温度与对流换热系数的关系。如果以300℃为气体发生显著热脱附的温度阈值,对流换热系数为7000W/(m2.℃)时,能够满足重复频率50Hz以下运行,而到100Hz时,对流换热系数则需增加到104 W/(m2.℃)。根据流体计算公式,给出了不同对流换热系数对应的水流流速。For a traditional collector of an S-band backward-wave oscillator,the affected area due to bombardment by energetic electrons was experimentally measured,and the power per unit area as thermal loading for a 700 keV and 7 kA beam with 50 ns duration was calculated.By using an ANSYS-APDL package,the 10 to 100 Hz repetitive operation results of temperature history and distribution of the collector were typically presented at convective coefficient of 7 000 W/(m2·℃) and water temperature of 20℃.The relationship between the equilibrium temperature and convective coefficient for different pulse repetition rate was also obtained.In addition,the cooling flow rate corresponding to different convective coefficient was given.

关 键 词:电子束收集极 脉冲热源 重复频率运行 热分析 水冷散热 

分 类 号:TL503[核科学技术—核技术及应用]

 

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